[发明专利]沟槽型垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管

说明书

本发明涉及一种VDMOS，包括：半导体基底和形成于基底内的体区以及形成于体区内的源区；沟槽贯穿源区和体区并延伸至基底，各沟槽栅结构包括形成于沟槽内壁的栅介电层和填充于沟槽内的栅极层；在源区上和各沟槽栅结构上依次叠设有第一层间介质层、第一金属层、第二层间介质层和第二金属层；第一金属层和第二金属层中的其中一层为栅极金属层且通过栅区接触孔与各栅极层连接，另一层作为源极金属层且通过源区接触孔与体区连接，各元胞结构中位于源区接触孔同侧的沟槽栅结构的数量N≥2。元胞结构内源区接触孔同侧的沟槽栅结构的数量N≥2，可在沟槽栅占据面积较小的情况下获取较大的导通电流。

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种沟槽型垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管。

背景技术

垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(Vertical Double diffusionMetal Oxide Semiconductor，以下简称VDMOS)的栅区贯穿体区形成沟槽栅结构，具有沟槽栅结构的VDMOS为沟槽型VDMOS。沟槽型VDMOS能消除寄生结场效应管，因此相比于普通的VDMOS具有更小的导通电阻。沟槽型VDMOS通常包含多个并联的元胞结构，定义元胞结构为构成VDMOS的最小半导体结构重复单元。元胞结构中的沟槽栅结构一般为在元胞结构外沿区域开设的围成一封闭图形的单一沟槽栅结构，如沟槽栅结构可围成正方形或正六边形。当沟槽栅结构接入电位时，在与沟槽栅结构接触的体区处形成沟道而使VDMOS导通。如图1所示为传统技术中的一元胞结构Y＇的横向剖视图，元胞结构Y＇包括源区122＇、漏区(图1中未示出)和沟槽栅结构200＇，其中，沟槽栅结构200＇位于元胞结构Y＇的外沿区域且为围成一封闭图形的连续沟槽栅结构，该沟槽栅结构200＇包围源区122＇，源区122＇与源区接触孔510＇连接以引出源极，沟槽栅结构200＇与栅区接触孔(图中未示出)连接以引出栅极。然而，元胞结构使用连续单一的沟槽栅结构时，沟槽栅结构在整个沟槽型VDMOS中所占面积较大，而沟槽栅结构与体区接触的面积较小，从而限制了沟道密度，使得VDMOS的导通电流受到限制。

发明内容

基于此，有必要针对沟槽型VDMOS导通电流受到限制的技术问题，提出一种新的沟槽型VDMOS。

一种沟槽型垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管，包括多个元胞结构，所述沟槽型垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管包括：

第一导电类型半导体基底；

第二导电类型体区，形成于所述基底的表层，所述第二导电类型与所述第一导电类型的导电性质相反；

第一导电类型源区，形成于所述第二导电类型体区的表层；及

多个沟槽栅结构，开设有贯穿所述第一导电类型源区和所述第二导电类型体区并延伸至所述基底内的多个沟槽，各所述沟槽栅结构包括形成于对应所述沟槽内壁的栅介电层和填充于对应所述沟槽内的栅极层，各所述元胞结构包含多个间隔设置的所述沟槽栅结构；

第一层间介质层，形成于所述第一导电类型源区上和各所述沟槽栅结构上；

第一金属层，所形成于所述第一层间介质层上，所述源极金属层通过栅区接触孔与各所述栅极层连接；

第二层间介质层，形成于所述第一金属层上；及

第二金属层，形成于所述第二层间介质层上，所述第一金属层和所述第二金属层中的其中一层为栅极金属层，另一层为源极金属层，所述栅极金属层通过栅区接触孔与各所述栅极层连接，所述源极金属层通过源区接触孔与各所述元胞内的第一导电类型源区连接，各所述元胞结构中位于所述源区接触孔的同侧的所述沟槽栅结构的数量大于或等于2。